Dzisiaj przyjrzymy się bliżej, aby odkryć „winowajcę” wyzwań związanych z obróbkąstopy tytanu: ciepło.
W jaki sposób „ciepło” sprawia, że obróbka stopów tytanu jest tak trudna? Jeśli chodzi o siłę skrawania, obróbka stopów tytanu wymaga tylko nieco większej siły niż obróbka stali o porównywalnej twardości – fakt, który może prowadzić do błędnego założenia, że proces nie jest szczególnie trudny. W rzeczywistości jednak zjawiska fizyczne zachodzące podczas obróbki stopów tytanu są znacznie bardziej złożone niż te występujące podczas obróbki stali, przy czym „ciepło” odgrywa kluczową, destrukcyjną rolę.
Godną uwagi cechą stopów tytanu jest ich wyjątkowo niska przewodność cieplna – tylko 1/7 w przypadku stali i 1/16 w przypadku aluminium. Z tego powodu ciepło powstające podczas procesu skrawania nie może zostać szybko odprowadzone przez obrabiany przedmiot lub wióry; zamiast tego pozostaje skoncentrowany na styku krawędzi skrawającej i przedmiotu obrabianego. W miarę gromadzenia się ciepła lokalne temperatury mogą szybko przekroczyć 1000 stopni. W tych ekstremalnych warunkach krawędź skrawająca ulega szybkiemu zużyciu i odpryskom oraz jest bardzo podatna na powstawanie „narostów”. Co więcej, wynikające z tego szybkie stępienie krawędzi skrawającej intensyfikuje nagrzewanie przez tarcie, tworząc błędne koło – większe zużycie prowadzi do większego ciepła, a większe ciepło prowadzi do jeszcze większego zużycia, co ostatecznie skutkuje drastycznym zmniejszeniem trwałości narzędzia.
Wybierając narzędzia skrawające, należy preferować płytki o dodatniej geometrii kąta natarcia; skutecznie zmniejsza to siły skrawania i wytwarzanie ciepła, minimalizuje odkształcenia przedmiotu obrabianego i stwarza dogodne warunki dla późniejszych operacji obróbczych. Podczas procesu obróbki należy utrzymywać stabilną prędkość posuwu, aby zapobiec utwardzaniu powierzchni przedmiotu obrabianego wskutek przerw lub wahań posuwu; narzędzie powinno pozostawać w stanie ciągłego posuwu. W przypadku operacji frezowania zaleca się utrzymywanie promieniowej głębokości skrawania na poziomie około 30% promienia narzędzia, aby zapewnić stabilny proces skrawania.
Równie istotne są wybór i dostarczanie chłodziwa. Zaleca się stosowanie strategii chłodzenia pod wysokim ciśnieniem i dużym przepływem, aby skutecznie rozproszyć ciepło zgromadzone w strefie skrawania, zapewnić stabilność termiczną podczas procesu obróbki i zapobiec zmianom mikrostrukturalnym na powierzchni przedmiotu obrabianego spowodowanym przegrzaniem, a wszystko to przy jednoczesnym zmniejszeniu ryzyka uszkodzenia termicznego narzędzia skrawającego. Ponadto krawędź tnąca musi być zawsze ostra; tępa krawędź znacznie zwiększa nagrzewanie się i zużycie, przyspieszając awarie narzędzia. W związku z tym niezbędna jest regularna kontrola i terminowa konserwacja lub wymiana narzędzi skrawających.
Aby przezwyciężyć wyzwanie, jakim jest zużycie płytki podczas obróbki stopów tytanu, niezbędna jest skoordynowana optymalizacja zarówno płytki, jak i konstrukcji korpusu narzędzia. Szczególnie częstym problemem są „karby” (zużycie rowków), zlokalizowane wzdłuż linii głębokości skrawania, zarówno na powierzchni natarcia, jak i powierzchni bocznej narzędzia. Zjawisko to jest spowodowane ciągłym ścieraniem się krawędzi skrawającej o utwardzaną przez zgniot warstwę powierzchniową powstałą w procesie obróbki, a także wytwarzanym ekstremalnie wysokim ciepłem; gdy temperatury w strefie skrawania przekraczają 800 stopni, zachodzą reakcje chemiczne i dyfuzja pierwiastków pomiędzy narzędziem a stopem tytanu, co dodatkowo pogłębia powstawanie karbów.
Co więcej, w warunkach wysokiej temperatury i wysokiego ciśnienia cząsteczki tytanu mają tendencję do gromadzenia się na powierzchni natarcia narzędzia i „spawania się” z krawędzią skrawającą, tworząc narost na krawędzi (BUE). Kiedy narost na krawędzi oderwie się, często zdziera powłokę z twardego stopu z powierzchni płytki, przyspieszając awarię narzędzia. W rezultacie skuteczne radzenie sobie z tymi złożonymi mechanizmami zużycia wymaga zastosowania specjalistycznych materiałów płytek i zoptymalizowanych, najnowocześniejszych geometrii zaprojektowanych specjalnie do obróbki stopów tytanu.
Poza krawędziami skrawającymi decydujące znaczenie ma także konstrukcja korpusu narzędzia. Podczas obróbki stopów tytanu głównym wyzwaniem jest ciepło; Jedynie dokładne i szybkie dostarczenie znacznej ilości płynu obróbczego pod wysokim ciśnieniem do krawędzi skrawającej umożliwia szybkie odprowadzanie ciepła. Frezy zaprojektowane specjalnie do stopów tytanu charakteryzują się unikalnymi właściwościami strukturalnymi; działają jak „tajna broń” dostosowana do tego materiału, skutecznie spełniając rygorystyczne wymagania dotyczące odprowadzania ciepła i wydajności skrawania podczas procesu obróbki.
E-mail:garychen3215@hotmail.com
Adres: nr 35, Baoti Rd, miasto Baoji, prowincja Shaanxi, Chiny
Kontakt: Pan Gary Chen
Telefon: +86-917-8883215
Telefon komórkowy/WhatsApp: +86 13092900605
